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专题24 导数在研究函数中的应用(2)
一、单选题
f x2x2 ln x
1.(2020·四川省北大附中成都为明学校高二月考(理))函数 的部分图像大致为
( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
f(x)2x2 ln x f(x)
,
f(x)
函数 是偶函数,
f(x) y
的图象关于 轴对称,
故排除B,
lim f(x)
又 x0 ,
故排除D.
1 1 1
f x f 'x0 4x 0 f x1ln 0
在 时取最小值,即 x 时取最小值,解得x=2 ,此时 2 故排除
C.
故选:A.
f x x2 alnx1 1,3
2.(2020·四川省北大附中成都为明学校高二月考(理))已知函数 在 内不是
a
单调函数,则实数 的取值范围是( )
2,18 2,18 ,2 18, 2,18
A. B. C. D.
【答案】A【解析】
a
f 'x2x
f x x2 alnx1 1,3
∵ x, 在 内不是单调函数,
a
故
2x
x
0
在
1,3
存在变号零点,即a 2x2在
1,3
存在零点,
2a18
∴ .
故选:A.
1 1
f(x) xex x3 x2 1
3.(2020·四川省北大附中成都为明学校高二月考(理))已知函数 3 2 极值点的
个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【解析】
1 1
f(x) xex x3 x2 1
由 3 2 ,可得 f '(x)ex xex x2 x (x1)(ex x),
ex x1 ex x>0 f '(x)0 x1
由 ,可得 ,令 ,可得 ,
x(,1) f '(x)<0
当 时, ,函数单调递减;
x(1,) f '(x)>0
当 时, ,函数单调递增;
故可得函数存在一个极值点,
故选:B.
π 3
b c
4.(2020·黄冈中学第五师分校高二期中(理))设a e, lnπ , ln3,则a,b,c大小关系是( )
acb bca
A. B.
cba cab
C. D.
【答案】A【解析】
x lnx1
f(x) f(x)
考查函数 lnx ,则 (lnx)2 , f(x)在(e,)上单调递增, e3π,
e 3 π
f(e) f(3) f(π),即lne ln3 lnπ,acb,故选A.
(x(0, ))
5.(2020·江西省奉新县第一中学高二月考(理))已知函数y f(x) 2 ,y f(x)是其导函
f(x) f '(x)tanx
数,恒有 ,则( )
3f( ) 2f( ) 3f( ) 2f( )
A. 4 3 B. 4 3
f(1)2f( )sin1 2f( ) f( )
C. 6 D. 6 4
【答案】A
【解析】
fxsinx
f x
因为 f(x) f '(x)tanx,即 cosx ,
x 0,
因为 2 ,故cosx0,则上式等价于:
fxsinx f xcosx 0
,
f x fxsinx f xcosx
gx ,x 0, gx 0
构造函数 sinx 2 ,则 sin2 x ,
0,
即gx
在区间
2
单调递增.
f f
4 3
则 ,即 ,即 ,故 正确, 错误;
g g sin sin 3f 2f
4 3 4 3 4 3 A B
f
6 f 1
又 g g1,即 sin sin1 ,即 f 12f sin1 ,故 错误;
6 6 6 C
f f
6 4
又 g g ,即 sin sin ,即 2f( ) f( ) ,故 错误.
6 4 6 4 6 4 D
故选:A.
0 x x a
6.(2020·黄冈中学第五师分校高二期中(理))若对于任意的 1 2 ,都有
x lnx x lnx
2 1 1 2 1
x x ,则a的最大值为( )
1 2
1
A.2e B.e C.1 D.2
【答案】C
【解析】
lnx 1 lnx 1
1 2
由已知有x lnx x lnx x x ,两边同时除以x x ,化简有 x x ,而0 x x ,构
2 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
lnx1 lnx
f(x) , f '(x)
造函数 x x2 ,令 f '(x)0,0 x1; 令 f '(x) 0,x 1 ,所以函数 f(x)在(0,1)
lnx 1 lnx 1
1 2
上为增函数,在(1,)上为减函数,由 x x 对于0 x x a恒成立,即 f(x)在(0,a)
1 2 1 20a1 a
为增函数,则 ,故 的最大值为1,选C.
f x 0,
7.(2020·蚌埠田家炳中学高二开学考试(理))已知函数 的定义域为 ,且满足
f xxfx0 f x f x x1 f x2 1 f x1
( 是 的导函数),则不等式 的解集为
( )
,2 1, 1,2 1,2
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
gx xf x gx f xxfx0
x0
构造函数 ,其中 ,则 ,
y gx 0,
所以,函数 在定义域 上为增函数,
x1 f x2 1 f x1 x2 1 f x2 1 x1 f x1
在不等式 两边同时乘以x1得 ,即
g x2 1 gx1
,
x2 1 x1
所以x2 10
,解得 ,
x10
1 x2
x1 f x2 1 f x1 1,2
因此,不等式 的解集为 ,故选:D.
点睛:
本题考查利用构造新函数求解函数不等式问题,其解法步骤如下:
y gx
(1)根据导数不等式的结构构造新函数 ;
y gx
(2)利用导数分析函数 的单调性,必要时分析该函数的奇偶性;
gx gx y gx
(3)将不等式变形为 1 2 ,利用函数 的单调性与奇偶性求解.
,00, f x
8.(2020·江西省石城中学高二月考(文))已知定义在 上的偶函数 的导函数为f x 2f xxfx2 x2f x4f 2 x2 4
x
,对定义域内的任意 ,都有 成立,则使得 成立的
x
的取值范围为( )
x x0,2 2,0 0,2
A. B.
,2 2, ,2 0,2
C. D.
【答案】C
【解析】
2f xxfx2 2f xxfx20
x0
当 时,由 ,得 ,
2xf xx2fx2x0
x
两边同乘 得 ,
gx x2f xx2 gx2xf xx2fx2x0
设 ,则 恒成立,
gx
(0,)
∴ 在 单调递减,
x2f x4f 2 x2 4 x2f xx2 4f 24 gx g2
由 ,则 ,即 ,
f x
因为 是偶函数,
gx x2f xx2 gx g2 g x g2
所以 也是偶函数,则不等式 等价 ,
x >2 x2 x2
即 ,则 或 ,
,2 2,
x
即实数 的取值范围是 ,故选C.
二、多选题
a b1,e
9.(2020·山东省高二期中)已知 为自然对数的底数,则下列不等式一定成立的是( )
aea beb alnbblna alna blnb bea aeb
A. B. C. D.
【答案】ACD
【解析】
f x xex
x1
f 'xx1ex 0 1,
设 , ,则 在 上恒成立,故函数单调递增,f a f b aea beb
故 ,即 ,A正确;
lnx 1lnx
设
gx
x ,x1,则
g'x
x2 ,函数在
1,e
上单调递增,在
e,
上单调递减,故当
lna lnb
1bae时,gagb
,即 a b ,故alnbblna,B错误;
hx xlnx
x1
h'xlnx10 1, hahb
设 , ,则 在 上恒成立,故函数单调递增, ,即
alna blnb
,C正确;
ex exx1
kx k'x 0
设 x ,x1,则 x2 在1,上恒成立,故函数单调递增,
ea eb
故kakb
,即 a b ,故bea aeb,D正确.
故选:ACD.
f xex asinx x,
10.(2020·江苏省扬州中学高二期中)关于函数 , ,下列说法正确的是
( )
f x 0, f 0 2x y10
A.当a1时, 在 处的切线方程为
f x 1 f x 0
B.当a1时, 存在唯一极小值点 x 0且 0
f x ,
a0
C.对任意 , 在 上均存在零点
f x ,
D.存在a0, 在 上有且只有一个零点
【答案】ABD
【解析】
f xex sinx x, f 01
选项A,当a1时, , ,所以 ,0,1 fxex cosx k f02
故切点为 , ,所以切线斜率 ,
y12x0
2x y10
故直线方程为: ,即切线方程为: ,选项A符合题意;
f xex sinx x, fxex cosx
选项B,当a1时, , , ,
fxex sinx0 fx
恒成立,所以 单调递增,
3 3 3
f e 4 cos 0 f 20
又 4 4 , 2 ,
3
x ,
故 f x 存在唯一极值点,不妨设 0 4 2 ,
fx 0 ex 0 cosx 0
则 0 ,即 0 ,
f x ex 0 sinx sinx cosx 2sin x 1,0
0 0 0 0 0 4 ,选项B符合题意;
f xex asinx x,
对于选项 , ,
f x0 ex asinx0
令 ,即 ,
当xk,k 1且kZ显然没有零点,故xk,k 1且kZ,
ex ex excosxsinx
a Fx Fx
所以 sinx ,则令 sinx , sin2 x ,
3
x k
Fx0
令 ,解得 4 ,k 1,kZ,
3 3
x k, k x k,k
所以 4 单调递减, 4 单调递增,
3 3 k 3
f k 2e 4 2e 4
有极小值 4 , 1 1
x k, k x k,k
4 单调递增, 4 单调单调递减,
1 1 k 1
f k 2e4 2e4
有极大值 4 ,
a0
故选项C,任意 均有零点,不符合,选项D,
1
存在a0,有且只有唯一零点,此时a 2e4 ,
故选:ABD.
f x xcosxsinx
11.(2020·山东省高二期中)已知函数 ,下列结论中正确的是( )
A.函数 f x在x 时,取得极小值
2 1
x0, f x0
B.对于 , 恒成立
x sinx
1 1
C.若0 x x ,则 x sinx
1 2 2 2
sinx 2
a b x 0,
D.若 x ,对于 2恒成立,则a的最大值为,b的最小值为1
【答案】BCD
【解析】
f x xcosxsinx fxcosxxsinxcosxxsinx
因为 ,所以 ,
f 0
x
所以 2 2 ,所以 2 不是函数的极值点,故A错;
x0, fxxsinx0 f x xcosxsinx 0,
若 ,则 ,所以函数 在区间 上单调递减;因此
f x f 00
,故B正确;
sinx xcosxsinx
gx gx
令 x ,则 x2 ,f x xcosxsinx0 0,
因为 在 上恒成立,
xcosxsinx
所以
gx
x2
0
在
0,
上恒成立,
sinx
gx
0,
因此函数 x 在 上单调递减;
sinx sinx x sinx
1 2 1 1
又0 x x
,所以gx gx
,即 x x ,所以 x sinx ,故C正确;
1 2 1 2 1 2 2 2
sinx
gx
0,
因为函数 x 在 上单调递减;
sinx
x
0,
gx
所以 2时,函数 x 也单调递减,
sinx 2
gx g 0,
因此 x 2 在 2 上恒成立;
x 0, 0,
令hx xsinx, 2 ,则hx1cosx0在 2 上恒成立,
0,
所以hx xsinx在 2 上单调递增,
sinx 0,
因此hx xsinx0,即 x 1 在 2 上恒成立;
2 sinx
1 0,
综上, x 在 2 上恒成立,故D正确.
故选:BCD.
2
f x lnx
12.(2020·盐城市大丰区新丰中学高二期中)关于函数 x ,下列判断正确的是( )
f x
x2
A. 是 的极大值点y=f ( x) - x
B.函数 有且只有1个零点
f xkx
k
C.存在正实数 ,使得 成立
x x x x f x f x x x 4
D.对任意两个正实数 1, 2,且 1 2,若 1 2 ,则 1 2 .
【答案】BD
【解析】
A.函数的 的定义域为(0,+∞),
2 1 x2
函数的导数f′(x) x2 x x2 ,∴(0,2)上,f′(x)<0,函数单调递减,(2,+∞)上,f′
(x)>0,函数单调递增,
∴x=2是f(x)的极小值点,即A错误;
2 2 1 x2 x2
<
B.y=f(x)﹣x x lnx﹣x,∴y′ x2 x 1 x2 0,
函数在(0,+∞)上单调递减,且f(1)﹣12ln1﹣1=1>0,f(2)﹣21ln2﹣2= ln2﹣1<0,∴函数
y=f(x)﹣x有且只有1个零点,即B正确;
2 lnx 2 lnx 4xxlnx
<
C.若f(x)>kx,可得k x2 x ,令g(x) x2 x ,则g′(x) x3 ,
令h(x)=﹣4+x﹣xlnx,则h′(x)=﹣lnx,
∴在x∈(0,1)上,函数h(x)单调递增,x∈(1,+∞)上函数h(x)单调递减,
∴h(x)⩽h(1)<0,∴g′(x)<0,
2 lnx
∴g(x) x2 x 在(0,+∞)上函数单调递减,函数无最小值,
∴不存在正实数k,使得f(x)>kx恒成立,即C不正确;
D.令t∈(0,2),则2﹣t∈(0,2),2+t>2,
2 2 4t 2t
令g(t)=f(2+t)﹣f(2﹣t) 2t ln(2+t) 2t ln(2﹣t) t2 4 ln2t ,4 t2 4 8t2 2t 2t2t 4t2 16 4 8t2
<
则g′(t) 0,
(t2 4)2 2t (2t)2 (t2 4)2 4t2 (t2 4)2
∴g(t)在(0,2)上单调递减,
则g(t)<g(0)=0,
令x=2﹣t,
1
由f(x)=f(x),得x>2+t,
1 2 2
则x+x>2﹣t+2+t=4,
1 2
当x≥4时,x+x>4显然成立,
2 1 2
∴对任意两个正实数x,x,且x>x,若f(x)=f(x),则x+x>4,故D正确
1 2 2 1 1 2 1 2
故正确的是BD,
故选:BD.
三、填空题
13.(2020·福建省南安市侨光中学高二月考)已知a为函数f(x)=x3-12x的极小值点,则a=____.
【答案】2
【解析】
x x2x2 x x 2,2 2,
f′ =3x2-12=3 ,令f′ =0,得x=-2或x=2,易知f 在 上单调递减,在 上单
x 2
调递增,故f 的极小值为f ,所以a=2.
a eax 1 2 x 1 lnx
14.(2020·江苏省扬州中学高二期中)若对任意x>0,恒有 x ,则实数a的取值
范围为_____.
2
,
【答案】e
【解析】
由不等式 a eax 1 2 x 1 x lnx ,可得lneax eax 1 x2 1 lnx2 ,
t1
ftlnt
f tt1lnt,t 0
设 ,则 t ,1 1 t1
h(x) f(x),ht
设 t t2 t2 ,
ht0 ht0
当0<t<1时, ;当t>1时, ,
ft 0,1 1,
故 在 上单调递减,在 上单调递增,
ft f120
因此 ,
f t 0, f eax f x2
因此 在 上单调递增,由
2lnx 2lnx 22lnx
a gx gx
得eax≥x2,即 x ,设 x , x2 ,
gx0 gx
当x>e时, ,函数 单调递减,
gx0 gx
当0<x<e时, ,函数 单调递增,
2 2
gx ge a
从而 的最大值为 e ,故 e .
2
,
故答案为:e .
f(x) exm ax (lnxax)
15.(2020·宁夏回族自治区宁夏育才中学高二开学考试(理))设函数 ,
a f(x)0 m
若存在实数 使得 恒成立,则 的取值范围是____________.
(,2)
【答案】
【解析】
f(x) exm ax (lnxax) x(0,)
由题意,函数 的定义域为 ,
要使得存在实数a使得 f(x)0 恒成立,即 exm ax (lnxax)0 恒成立,exm lnx exm lnx
a a 0 a a 0
只需 x x 恒成立,即 x x 恒成立,
exm lnx exm lnx
min , amax ,
即 x x x x ,
lnx 1lnx
g(x) g(x)
设 x ,则 x2 ,
x(0,e) g(x)0 g(x)
当 时, ,函数 单调递增,
x(e,) g(x)0 g(x)
当 时, ,函数 单调递减,
1 lnx 1
所以当xe时,函数g(x)取得最大值,最大值为e ,即 x e ,
exm exmxexm exm(x1)
h(x) ,x0 h(x)
设 x ,则 x2 x2 ,
x(0,1) h(x)0 h(x)
当 时, ,函数 单调递减,
x(1,) h(x)0 h(x)
当 时, ,函数 单调递增,
exm
e1m
所以当x1时,函数g(x)取得最小值,最小值为e1m,即 x ,
1
e1m
所以只需 e ,解得m2,即实数m的取值范围是(,2),
(,2)
故答案为: .
16.(2020·山东省实验中学高二期中)某商场销售某种商品,该商品的成本为3元/千克,每日的销售量
1
y 5(x6)2
y(单位:千克)与销售价格x(单位:元/千克)满足关系式 x3 ,其中3 x6,当销售价格
为_______元时,商场每日销售该商品所获得的最大利润为__________元.
【答案】4 21【解析】
设商场每日销售该商品所获得的利润为L元,
1
L y(x3)[ 5(x6)2](x3)
则 x3 5x3 75x2 360x539 (3 x6),
L15x2 150x360 15(x2 10x24) 15(x4)(x6)
则 ,
令L0,得3 x4,令L0,得4 x6,
L5x3 75x2 360x539 (3,4) (4,6)
所以函数 在 上递增,在 上递减,
x4 L
所以 时, 取得最大值,最大值为21元.
故答案为:(1)4 (2)21
四、解答题
f(x) x2 lnx
17.(2020·周口市中英文学校高二月考(理))已知函数
f(x) [1,e]
(1)求函数 在 上的最大值和最小值;
2 1
g(x) x3 x2
(2)求证:当x(1,)时,函数 f(x)的图象在 3 2 的下方.
f(x) f(1)1 f(e)1e2
【答案】(1) 的最小值是 ,最大值是 ;(2)证明详见解析.
【解析】
1
f(x)2x
(1)因为f(x)=x2+ln x,所以 x
因为x>1时,f′(x)>0,所以f(x)在[1,e]上是增函数,
所以f(x)的最小值是f(1)=1,最大值是f(e)=1+e2.
1 2
F(x) f(x)g(x) x2 x3 lnx
(2)证明:令 2 3 ,
1 x2 2x3 1 x2 x3 x3 1 (1x) 2x2 x1
F(x) x2x2
所以
x x x x
因为x>1,所以F′(x)<0,所以F(x)在(1,+∞)上是减函数,1 2 1
F(x) F(1) 0
所以 2 3 6 .所以f(x)0 f x
当 时, , 单调递增;
f x
x1
所以 在 时取得极小值,也是最小值.
f x f 10
所以 .
gx f x f xex ex 2ax x0,
(2)令 , ,
x0, f x f x gx0 0,
由 时,都有 ,所以 在 上恒成立.
gxex ex 2a hx gx
由 ,令 ,
e2x 1
则
hx
ex
0
在
0,
上恒成立.gx 0, g022a
所以 在 上单调递增,又 ,
gx g00
a1
①当 时, ,
gx 0,
所以 在 上单调递增,
gx g00 f x f x
所以 ,即 ,满足题意.
gx 0,
②当a1时,因为 在 上单调递增,
gx g022a0
所以 min ,
t0, x0,t g�( x) <0 gx 0,t
存在 ,使得当 时, , 在 上单调递减,
x0,t gx g00 gx0 0,
所以当 时, ,这与 在 上恒成立矛盾.
,1
a1
综上所述, ,即实数a的取值范围 .
f(x)ex[x2 (2a5)x8a5](aR)
19.(2020·甘肃省高三二模(文))已知函数 .
a1 f(x)
(1)当 时,求函数 的极值;
x[0,2] f(x)2e2 a
(2)当 时,若不等式 恒成立,求实数 的取值范围.
52e2
7
,
【答案】(1)极大值为 e2 ,极小值为 3e3 .(2) 8
【解析】
f xex x2 3x3
(1)由a1得 ,
fxex x2 x6 exx2x3
故 .
fx0
x2 x3
令 ,解得 或 ,
fx0
x2 x3
由 ,得 或 ,f x ,2 3,
所以 在 和 单调递增,
fx0
2 x3
由 ,得 ,
f x 2,3
所以 在 单调递减.
7
所以 f x 极大值为 f 2 e2 ,极小值为 f 33e3 .
fxexx2ax3 x0,2
(2) , ,
fxexx2ax30 x 2a x 3
令 ,得 1 , 2 ,
f x 0,2
2a0 a0
(i)当 ,即 时, 在 单调递减,
f 24a1e2 2e2
依题意则有 成立,
3
a
得 4,此时不成立;
02a2 1a0
(ii)当 ,即 时,
f x 0,2a 2a,2
在 上单调递增,在 上单调递减,
f 08a52e2,
依题意则有 f 2e24a12e2,
52e2
a
8
得 3 ,由于52e2 ,故此时不成立;
a 1
4 8
f x 0,2
2a2 a1
(iii)当 ,即 时, 在 上单调递增,
52e2
a
依题意则有 f 02e2 ,得 8 52e2
,
综上, a 的取值范围是 8 .
f(x)aex bx
20.(2020·福建省高三二模(文))已知函数 .
a1 f(x)
(1)当 时,求 的极值;
4
f(x)≥lnx
(2)当a1时, 5 ,求整数b的最大值.
b�0 f(x) b0 f(x) bblnb
【答案】(1)当 时, 无极值;当 时, 有极小值 ,无极大值.(2)1
【解析】
f(x)ex bx f(x)ex b
a1
(1)当 时, ,所以 ,
b�0 f(x)0 f(x) (,)
①当 时, , 在 为增函数,无极值;
b0 f(x)0 xlnb f(x)0 xlnb
②当 时,由 得 ,由 得 ;
f(x) (,lnb) (lnb,)
所以 在 为减函数,在 为增函数.
xlnb f(x) f(lnb)bblnb
当 时, 取极小值,
b�0 f(x) b0 f(x) bblnb
综上,当 时, 无极值;当 时, 有极小值 ,无极大值.
4
aex bx�lnx
(2)当a�1时, 5,将函数看成以a为主元的一次函数,
4
ex bx�lnx
则只需证 5即可,
4 4
ex lnx ex lnx
因为 ,所以只需 5 ,令 5 ,
�b g(x)
x0 x x
4 4
g(1)e b�e
5,所以 5.1
ex(x1)lnx
1
g(x) 5 ,令 F(x)ex(x1)lnx ,
x2 5
1
F(x) xex 0
x ,所以 F(x) 在(0,)递增
1 1
F(1) 0,F(2)e2 ln2 0
5 5 ,
1
根据零点存在性定理, x 0 (1,2) ,使得
Fx
0
0
,即
ex 0 x
0
1lnx
0
5
0
.
x0,x
F(x)0 g(x)0 g(x)
当 0 时, ,即 , 为减函数,
xx ,
F(x)0 g(x)0 g(x)
当 0 时, ,即 , 为增函数,
4
ex 0 lnx
所以 g(x) gx 0 5 ex 0 1 ,
min 0 x x
0 0
1
b�ex 0
故 x ;
0
1 1 4
y ex ex 0 e1 b�e
x 在(0,)递增,x (1,2),所以 x ,又 5
0 0
b
所以整数 的最大值是1.
(f x)
21.(2020·鸡泽县第一中学高二开学考试)已知函数 ae2x+(a﹣2) ex﹣x.
f(x)
(1)讨论 的单调性;
f(x)
(2)若 有两个零点,求a的取值范围.
(0,1)
【答案】(1)见解析;(2) .
【解析】f x , fx2ae2x a2ex 1 aex 1 2ex 1
(1) 的定义域为 , ,
fx0 f x ,
a0
(ⅰ)若 ,则 ,所以 在 单调递减.
fx0
a0 xlna
(ⅱ)若 ,则由 得 .
x,lna fx0 xlna, fx0 f x ,lna
当 时, ;当 时, ,所以 在 单调递减,
lna,
在 单调递增.
f x
a0
(2)(ⅰ)若 ,由(1)知, 至多有一个零点.
1
f x f lna1 lna
(ⅱ)若a0,由(1)知,当xlna时, 取得最小值,最小值为 a .
f lna0 f x
a1
①当 时,由于 ,故 只有一个零点;
1
a1, 1 lna0 f lna0 f x
②当 时,由于 a ,即 ,故 没有零点;
1
a0,1 1 lna0 f lna0
③当 时, a ,即 .
f 2ae4 a2e2 22e2 20 f x ,lna
又 ,故 在 有一个零点.
3
设正整数n
0
满足 n 0 ln a 1 ,则 f n
0
en 0 aen 0 a2 n
0
en 0 n
0
2n 0 n
0
0.
3
ln 1 lna
由于 a ,因此 f x 在 lna, 有一个零点.
0,1
a
综上, 的取值范围为 .
f(x)
点睛:研究函数零点问题常常与研究对应方程的实根问题相互转化.已知函数 有2个零点求参数a的取
y a
值范围,第一种方法是分离参数,构造不含参数的函数,研究其单调性、极值、最值,判断 与其交点的个数,从而求出a的取值范围;第二种方法是直接对含参函数进行研究,研究其单调性、极值、最值,
f(x)
注意点是若 有2个零点,且函数先减后增,则只需其最小值小于0,且后面还需验证最小值两边存在
大于0的点.
22.(2020·湖南省高三一模(文))已知函数
f(x)
ex
2(xlnx),a x,ex ,b (sinx,cosx),g(x)ab
x
x0 f(x)0
(1)当 时,证明: ;
(2)当x[ , ]时,试判断g(x)的零点个数.
2 2
g(x)
【答案】(1)证明见解析(2) 的零点个数为2
【解析】
ex
f(x) 2(xlnx)
(1) x
(x1) ex 2x
f(x)
则 .
x2
G(x)ex 2x(x0)
令 ,
G(x)ex 2(x0)
,
G(x) (0,ln2) (ln2,)
易得 在 递减,在 递增
G(x)G(ln2)22ln20
,
∴ ex 2x0 (0,)
在 恒成立.
f(x) (0,1) (1,)
在 递减,在 递增.
f(x) f(1)e20 f(x)0
,故
g(x)abxsinxexcosx
(2) ,
g(x)sinxxcosxexcosxexsinx ex x cosx ex 1 sinx
.
x[ ,0]
①当 2 时,∴ ex x0,
∴ ex x cosx0, ex1 sinx0
∴ g(x) ex x cosx ex 1 sinx0
[ ,0] g(0)10, g 0
g(x)在 2 单调递增, 2 .
[ ,0]
g(x)在 2 上有一个零点,
x(0, ]
②当 4 时,cosxsinx, ex x,
(0, ]
excosx xsinx, g(x)0在 4 恒成立,
(0, ]
g(x)在 4 无零点.
x( , ]
③当 4 2 时,0cosxsinx,
g(x)ex(cosxsinx)(xcosxsinx)0
,
( , ]
g(x)在 4 2 单调递减,
2
g
0, g
e4 0
2 2 4 2 4
( , ]
g(x)在 4 2 存在一个零点.
g(x)
综上, 的零点个数为2.